湖北省铁矿开发利用现状、供需形势及勘查开发对策建议

铁矿产业是国民经济建设的基础,“十三五”期间湖北省铁矿产业经济持续增长,但也面临着铁矿石供应不足、严重依赖外购的不利局面。在总结湖北省铁矿资源量特征基础上,分析铁矿开发利用现状、供需形势,针对性地提出促进湖北省铁矿资源供应安全的对策建议。研究表明,湖北省铁矿累计查明资源量主要分布于鄂西南、鄂东南和鄂西北,以化学沉积型、接触交代型(矽卡岩型)、岩浆分异型铁矿为主,并集中于品位(TFe)为30%~50%的铁矿石中;截至2020年底,湖北省铁矿保有资源量约占全省累计查明资源量的86.4%,开采铁矿石以鄂东南中高品位赤铁矿矿石、磁铁矿矿石为主,鄂西南高磷赤铁矿矿石和鄂西北超贫磁铁矿矿石为潜在资源,但暂时难以有效开发利用;湖北省2020年铁矿石产量为891.1万t,估算铁矿石(TFe 35.4%)需求量约7812.4万t,省内保障度为11.4%,预计2025年省内保障度能提升至19%,但依赖进口铁矿砂和铁精矿的局面难有改变。为提高湖北省铁矿资源保障程度,建议加强科技创新,攻克鄂西铁矿选冶技术难题;聚力“攻深找盲”,扩大鄂东南铁矿资源储备;加快铁矿开发转型,促进新型现代化矿山和绿色矿山建设;建立“两种资源,两个市场”机制,优化铁矿资源配置。

碱性花岗岩型稀有稀土矿床类型及成矿作用研究进展

碱性花岗岩因富集稀有稀土元素而成为一种重要的成矿岩体。近年来碱性花岗岩型稀有稀土矿床在矿床类型分类、成矿流体和成矿物质来源及成矿机制等方面取得一些重要的研究进展。碱性花岗岩通常富集高场强元素(HFSEs)和稀土元素(REEs),根据暗色矿物与主矿种之间的关系该类型矿床可分为富Nb-Zr-REEs钠(铁)闪石碱性花岗岩型、富Nb-U-HREEs碱性杂岩型和富Nb-Sn黑云母碱性花岗岩型3种类型。碱性花岗岩型稀有稀土矿床成矿时代主要集中于古生代-新生代,与大陆、超大陆的裂解和聚合后期伸展构造背景有关。成矿流体经历了早期岩浆分异与晚期热液交代2个演化阶段。研究表明从岩浆中出溶的成矿流体具有低温、高盐度、富F等特征,可导致HFSEs和REEs等元素在碱性花岗岩中超常富集。母岩浆中不相容元素浓集到出溶流体中,并随着后期含F流体结晶或交代原岩而形成稀有稀土矿物。成矿物质通常来源于地幔岩浆或地幔与地壳的混合,但也可能来源于俯冲洋壳。岩浆结晶分异与热液交代为碱性花岗岩型稀有稀土矿床的2种主要成矿机制,但该类矿床大多为2种机制的复合形成。

大地电磁测深法在湖北省干热岩地热资源勘查中的应用

干热岩作为地热资源的重要组成部分,具有清洁、稳定、可再生的优势,潜力巨大。研究干热岩对于湖北省能源利用、环境保护意义重大。因此,对湖北省具有干热岩成藏条件的干热岩靶区进行分析,选择大别地区罗田和江汉盆地嘉鱼,采用大地电磁探测技术进行模型二维正演。最后通过野外数据采集,对TM模式数据进行反演解译,基本查明两地深部电性结构,推测控热构造的分布规律,初步评估其干热岩潜力。

湖北省麻城市两路口钨矿地质特征、成因及找矿前景探讨

湖北省麻城市两路口钨矿位于桐柏—大别造山带中部,为该区域首次发现的有一定规模的热液型白钨矿床。钨矿体赋存于近EW向构造破碎带内,顶底板为二长花岗质片麻岩,矿体产状及品位稳定。研究区内断裂构造发育,EW向断裂为重要的控矿构造;Mo、W、Bi元素地球化学异常套合较好、重现性较好,异常长轴方向与构造方向一致;包裹体均一温度集中在320~380℃;区内脉岩年龄及与钨矿伴生的辉钼矿年龄均在130 Ma左右;钨矿体严格受构造控制,且深部延伸稳定,矿床为构造控矿高温热液型钨矿床。两路口地区钨矿成矿地质条件良好,成矿潜力较大,EW向、NNE向深部尚存较大找矿潜力,东部ZH2、ZH3综合异常区也存在一定的找矿前景。

武汉长江新城北部埃达克质花岗岩地球化学特征及其地质意义

在实施武汉市多要素城市地质调查过程中,于长江新城北部的钻孔中发现了隐伏的浅肉红色中细粒黑云二长花岗岩侵位于南华系双台组变质岩中,通过研究其同位素年代学和元素地球化学特征,对长江新城以北地区早白垩世构造背景进行探讨。该岩体具有高SiO_(2)、Sr、Sr/Y比值,低CaO、MgO、Fe_(2)O_(3)、Y、Yb和正Eu异常特征,是典型的埃达克质岩。野外调查与周边钻孔均未见到有同时期大规模基性岩浆岩与其共生,其富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损高场强元素(Ta、Nb、P、Ti),可能为加厚下地壳物质部分熔融的产物。该岩体锆石U-Pb年龄为(128.3±0.6)Ma,指示其形成于早白垩世。该岩体与鄂北七尖峰岩体具有相似的地球化学性质,表明大别造山带南缘的长江新城以北地区在早白垩世(约128 Ma)经历了从碰撞挤压构造体制向碰撞后伸展构造体制的转换。

湖北省随县王家台金多金属矿石英Rb-Sr同位素定年及成因探讨

王家台金多金属矿区大地构造位置处于华南板块之南秦岭—大别造山带之武当—随州陆内裂谷,前人对其成矿时代的讨论研究较少。通过对矿区主成矿期形成的金多金属矿石进行石英流体包裹体Rb-Sr测年,获得等时线年龄为(142±3)Ma,87Sr/86Sr初始比值为0.71154±0.00015,表明该矿床形成于早白垩世早期,成矿物质来源为壳幔混合源区。结合相关研究认为,该矿床为与燕山期岩浆热液、构造活动相关的石英脉型、蚀变岩型金多金属矿。

湖北京山地区孤峰组页岩气地质条件及远景区划分

为研究湖北省京山地区孤峰组页岩气地质条件及资源潜力,从岩石组合、有机地化、储层特征等方面对孤峰组样品进行了测试分析。研究区孤峰组泥页岩厚度为55.2-58.3 m;有机碳含量(TOC)为1.75%-6.39%;干酪根类型为Ⅰ型,镜质体反射率(Ro)为1.23%-1.72%;平均值为1.58%,处于过成熟生气阶段;多种孔裂隙发育,孔隙度平均为4.29%;矿物组成以石英和碳酸盐矿物为主,少量粘土矿物;孤峰组拟合含气量平均为2.21 m^(3)/t。研究结果表明:(1)京山地区孤峰组泥页岩厚度大,生烃能力良好,具备形成页岩气藏的物质基础;(2)孤峰组脆性矿物含量高,有利于压裂改造;(3)采用叠合法预测,研究区存在永隆-长滩地区和钱场-渔薪地区两个远景区。

湖北麻城双庙关金矿床地质特征及找矿方向

双庙关金矿床是湖北麻城地区新发现的金矿床,位于桐柏—大别构造带内。矿体赋存于北东向—北东东向破碎蚀变带中,局部产于近东西向的石英脉中,矿体产状及品位稳定,矿石类型主要为蚀变岩型,石英脉型金矿次之。矿体围岩主要为片麻状二长花岗岩,其次为变辉长岩脉。通过研究双庙关金矿床成矿地质条件和矿床的主要控矿因素,认为该矿床为构造蚀变岩型金矿床,矿体受北东向构造破碎带控制,找矿方向为北东向破碎带内发育的硅化、褐铁矿化(黄铁矿化)变质地质体。通过双庙关金矿与卸甲沟金矿的成矿地质条件对比,认为两者同属于构造蚀变岩型金矿,找矿方向认识对开拓桐柏—大别金矿找矿思路有一定的指示意义。

大别造山带古元古代黑云紫苏斜长片麻岩年代学、地球化学特征及其地质意义

为探讨大别造山带早期结晶基底物质组成及其演化特征,对大别造山带蕙兰山地区出露的黑云紫苏斜长片麻岩的岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学及Lu-Hf同位素组成进行研究,显示其原岩应为石英闪长岩,成岩时代为古元古代早期(2463±22 Ma),且经历了古元古代麻粒岩相变质作用,锆石Ti地质温度计显示其变质温度为767~827℃(平均799℃),变质时间为2002±11 Ma(MSWD=0.46)。岩石地球化学成分显示其SiO_(2)含量为55.16%~57.10%,MgO为4.74%~5.89%,Mg^(#)值为47.5~50.4,钙碱性系列,富Mg贫Si,稀土配分曲线呈现轻稀土相对富集的右倾分布特征((La/Yb)_(N)=19.3~34.1),无明显Eu异常((Eu/Eu^(*))=0.9~1.2),且具较高的Sr、Ni、Cr含量,以及较低的YbN值及Y含量,与镁质闪长岩具相似特征;明显富集Rb、Ba、K等大离子亲石元素,相对亏损Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素;锆石Lu-Hf同位素显示具有较为均一的ε_(Hf)(t)值(+2.69~+3.79),和二阶模式年龄(tDM2=2797~2739 Ma)。该套黑云紫苏斜长片麻岩可能是俯冲板片脱水熔融产生的岩浆与地幔相互作用的产物;岩石记录的2.0 Ga麻粒岩相变质作用可能与Columbia超大陆聚合事件有关,结合前人在北黄陵及大别地区的研究成果,认为扬子陆块北缘在古元古代可能已经存在一个大地构造位置相近的“微陆块群”,这些“微陆块群”在大约2.0 Ga的Columbia超大陆汇聚事件中逐渐拼合形成扬子陆块北缘的早期统一基底。

湖北竹溪徐家湾绿松石矿成矿地质条件及找矿方向探讨

通过对湖北省竹溪县徐家湾地区开展民采老硐调查、大比例地质填图、槽探等工作,圈定了3条绿松石矿化带。本文通过对竹溪徐家湾绿松石矿床的成矿地质条件、矿床地质特征综合分析研究,总结控矿因素与找矿标志,提出了就矿找矿—水文地质环境—岩性组合、构造、矿化带圈定—坑探为主的综合找矿思路,探讨了找矿方向。

短波红外光谱技术在矿产勘查中的应用——以鄂东南陶港地区为例

近年来,短波红外光谱技术在矿产勘查领域已逐渐得到广泛的应用,特别是对隐伏的斑岩型铜矿床找矿勘查效果显著,为矽卡岩型等矿床的找矿勘查提供了新的思路和科学依据,并取得了较好的勘查应用效果。为此,选择鄂东南陶港地区开展短波红外光谱的系统测量,拟在勘查工作早期寻找出蚀变矿物反射光谱特征参数系统变化的规律,进而约束热液、矿化中心,指导进一步的勘查工作。本次在陶港地区共识别出5种蚀变矿物,按出现频率由多至少依次为绿泥石、伊利石、蒙脱石、白云母、阳起石。研究发现,钻孔由浅至深,绿泥石由镁绿泥石逐渐变为铁镁绿泥石,且绿泥石Fe-OH特征吸收峰位值(Pos2250)显示出从低值变为高值的趋势,绿泥石Mg-OH特征吸收峰位值(Pos2335)显示出从高值变为低值的趋势,提出绿泥石高的Fe-OH吸收峰位值区及低的Mg-OH吸收峰位值区,对矿化蚀变带具有一定的指示作用。

大别造山带双庙关金矿床成矿时代与成矿背景

湖北省麻城市双庙关金矿床隶属于秦岭-大别成矿带,近年来找矿进展显著,但成矿时代和成矿背景尚不清楚。矿区广泛发育新元古代片麻状二长花岗岩和变辉长岩,沿NE-NNE向和NW向断裂产出11条金矿(化)体。基于详细野外调查发现,矿区北部钾长花岗岩体、花岗斑岩体均被NE向含矿断裂穿切,为成矿前岩浆活动产物,矿区中部的闪长岩脉则穿切矿体,晚于成矿事件。钾长花岗岩体、花岗斑岩体和闪长岩脉的锆石U-Pb加权平均年龄分别为(133.6±1.1)Ma、(127.9±1.6)Ma和(126.6±1.3)Ma。因此,双庙关金矿床应形成于128~126 Ma,与小秦岭、熊耳山、桐柏等矿集区金爆发式成矿的时间一致,与中国东部岩石圈破坏导致的构造-岩浆事件密切相关。

柴达木盆地北缘造山型金矿地质、成矿流体及成矿时代特征

柴达木盆地北缘是一条著名的超高压变质带,带内矿产资源丰富。造山带金矿广泛分布于柴北缘带内,本文着重对柴北缘金矿的地质特征、成矿流体的温度和同位素及成矿时代进行研究。结果显示:柴北缘造山型金矿主要赋存在中元古界、寒武系和奥陶系变质岩发育的剪切带中,且多数矿体的展布与NW向的构造相关。大多数金矿成矿温度呈双峰态分布,少部分呈单峰态分布,显示受到多期流体作用。成矿流体的δ~(18)O_(H2O-SMOW)(-1.7‰~10.31‰)和δD_(V-SMOW)(-113.8‰~-41.6‰)指示其变质流体受到岩浆水及大气水等共同作用。含金硫化物(黄铁和方铅矿)的δ34S为0.5‰~11‰,主要集中在5‰~9‰,~(206)Pb/~(204)Pb为18.238~19.296,~(207)Pb/~(204)Pb为15.547~15.773,~(208)Pb/~(204)Pb为37.918~38.978,指示了成矿物质来源于地幔-上地壳,且一定程度上都受到了岩浆作用的影响。构造演化与成矿时代显示柴北缘发生了426~376 Ma、357~330 Ma和288~246 Ma三次金成矿事件。

鄂西咸丰地区五峰组—龙马溪组硅质岩地球化学特征及地质意义

为了研究鄂西咸丰地区五峰组和龙马溪组硅质岩的地球化学特征和成因,对咸丰地区沙岭剖面硅质岩进行薄片镜下鉴定、扫描电镜、主量和微量元素等分析测试,并与典型热液成因硅质岩对比。结果表明:研究区五峰组和龙马溪组硅质岩的SiO_(2)含量较高(平均质量分数分别为83.58%和76.47%),硅质矿物主要为玉髓,含少量微粒状石英和陆源碎屑石英,具有较高的Al/(Al+Fe+Mn)值、较低的MnO/TiO_(2)值和较高的La_(N)/Yb_(N)值。五峰组和龙马溪组硅质岩的w(La_(N))/w(Ce_(N))平均值分别为1.15和1.06,具有微弱负Ce异常和负Eu异常,与热液成因硅质岩差异明显。研究区五峰组和龙马溪组硅质岩为正常海水沉积成因,以生物沉积作用为主,并伴有陆源输入,沉积环境为大陆边缘的半局限深水陆棚。生物硅含量和TOC含量并不是简单的线性关系,而是具有先增大后减小的特征;放射虫体内大量发育的石英粒内孔和有机质孔可以显著提高硅质岩储集空间,进而改善硅质岩储存页岩气的能力。

湖北建始县建业镇土壤有机质光谱特征分析

以湖北省建始县建业镇行政区内158个土壤样品有机质含量及其对应反射率光谱为数据源,对土壤有机质的光谱特征进行分析。通过九点加权平均滤波对光谱曲线进行噪声去除,对噪声去除后的反射率光谱进行包络线去除、倒数变换、对数变换、指数变换、一阶微分等12种数学变换,然后将反射率光谱与土壤样品有机质含量进行相关性分析,提取敏感波段,并基于包络线去除提取敏感波段范围内的吸收深度、吸收高度、吸收高差、吸收谷面积、吸收位置等特征参数,提取的特征参数与土壤有机质含量进行相关性分析,最后将敏感波段作为入选变量进行多元逐步回归,建立土壤有机质含量的拟合模型。结果表明,经过倒数一阶微分变换后反射率光谱对土壤有机质最为敏感;经过相关性分析后得到两个对土壤有机质敏感的波段范围分别是600~800 nm、2185~2223 nm;通过敏感波段包络线去除的光谱曲线及光谱特征曲线的结果观察到在2133~2268 nm有一个可能的吸收谷;在敏感波段范围内所提取的特征参数中对土壤有机质含量最为敏感的是吸收谷左面积;基于敏感波段的倒数一阶微分变换的多元逐步回归模型对土壤有机质的拟合结果最好,决定系数R 2为0.785,总均方根误差RMSE为0.523。可利用遥感高光谱快速、大区域预测土壤有机质含量。

南秦岭南沟寨铌钽矿床粗面岩锆石U-Pb年代学特征及地质意义

南秦岭两竹地区出露一套碱性岩浆岩,该套碱性岩浆岩与铌钽稀土矿成矿关系密切,形成了一系列具有大型、特大型规模的铌钽稀土矿床。南沟寨铌钽矿床分布于该带北侧,主要赋矿岩石为粗面岩,锆石U-Pb年代学研究表明,粗面岩结晶年龄为(446.4±4.4)Ma,形成于早志留世,该矿床具有全岩矿化、含矿性稳定等特点,无明显后期热液叠加富集现象,表明其成岩成矿同期;庙垭等正长岩—碳酸岩、土地岭等粗面质火山岩具有相似的地球化学特征,并与南沟寨铌钽矿粗面岩在时空分布上存在紧密联系,反映南沟寨含铌钽矿粗面岩可能与该系列岩石具有同源性。

南秦岭土地岭早古生代粗面质火山岩成因:来自锆石U-Pb年龄、元素及Sr-Nd同位素证据

南秦岭土地岭地区火山岩因富含铌钽等稀有金属元素而受到广泛关注,但目前对该类火山岩成因的研究还较为薄弱。通过对土地岭典型粗面质火山岩进行锆石U-Pb年代学、主‒微量元素及Sr-Nd同位素地球化学研究,探讨岩石成因及成岩构造背景。土地岭富铌钽火山岩主要岩石类型有霓石粗面岩、含晶屑粗面质凝灰熔岩、晶屑粗面质熔结凝灰岩、粗面质晶屑凝灰岩及沉凝灰岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年表明,该火山岩成岩年龄为445±10 Ma,形成于早志留世。地球化学特征表明,火山岩样品具高硅(SiO_(2)=55.97%~66.71%)富碱(K_(2)O+Na_(2)O=8.64%~16.74%)的特征,为一套碱性火山岩;轻稀土元素显示相对富集特征((La/Yb)N=11.2~93.6)。火山岩(87Sr/^(86)Sr)i主体为0.7034~0.7057,ε_(Nd)(t)值为2.2~2.7,相应的Nd模式年龄tDM为0.77~0.89 Ga。土地岭火山岩Sr-Nd同位素组成具有洋岛玄武岩(OIB)特征,可能来自于HIMU,EMⅠ和EMⅡ的混合源区。结合其较高的Nb/U值(10.8~106.1)以及主量元素CaO、MgO、Fe_(2)O)(3)^(T)、TiO_(2)与SiO_(2)均显示负相关关系特征,土地岭赋矿火山岩应该为富集地幔来源岩浆结晶分异作用的产物,可能形成于早古生代华南板块北缘的被动大陆边缘环境。

鄂西北杀熊洞铌-稀土矿床烧绿石矿物学及地球化学特征及其形成机理

位于南秦岭武当地区的杀熊洞铌-稀土矿床是我国典型的碳酸岩-碱性岩型铌-稀土矿床,虽已有不少研究,但对于该矿床中铌的富集、结晶及后期流体改造矿物学方面的研究仍较为薄弱,制约了铌富集机理的精细刻画。采用偏光显微镜、光学阴极发光和背散射电子进行了详细的岩相学观察,查明了矿物的结构、组分和共生关系,并用电子探针分析了2类烧绿石的成分,探讨了铌富集机理。研究表明:杀熊洞碳酸岩-碱性岩杂岩体发育有一套完整的蚀变辉石岩-正长岩-碳酸岩岩性组合,三者在空间上紧密共生。杀熊洞杂岩体中铌矿物主要为烧绿石,主要在岩浆演化最晚期的碳酸岩相中结晶,为碱性岩浆演化晚期富集的产物。烧绿石包括原生(Pcl1)和蚀变(Pcl2)两种类型,前者呈自形、粒度大、发育震荡环带,被认为是直接从碳酸岩熔体中结晶的岩浆烧绿石;而后者则为原生烧绿石被热液交代后形成,其形状不规则,在背散射电子(BSE)图像中表现为不均匀的亮白色。利用电子探针对两类烧绿石进行了原位成分分析,两类烧绿石的B、Y位置分别以Nb、F元素为主导,而A位置以Ca为主导,Na次之,因此将大部分烧绿石定名为氟钙烧绿石,少数定名为氟钠烧绿石。两类烧绿石的Nb与F均存在较好的线性正相关关系,说明氟作为挥发分,可能对Nb在碱性岩浆-热液体系中的富集起到了关键的作用,与前人实验模拟结果一致。另一方面,两者也存在一定成分差别,与原生烧绿石相比,蚀变烧绿石具有明显较低的Nb 2O 5、CaO、Na 2O、F等以及较高的UO 2、Ta 2O 5、SrO、SiO 2等含量,这些差异说明交代烧绿石的流体具有更富Sr、Si和U但贫Na和Ca的特征。此外,在交代过程中,局部存在明显的铌活化与丢失。

八里棚早白垩世花岗岩锆石U-Pb年代学、地球化学特征:对桐柏—大别造山带碰撞后岩浆作用的指示

后碰撞岩浆作用对研究大陆造山带构造的演化具有重要的意义。桐柏—大别作为典型的造山带,经历了完整的造山作用,并于中生代产生大规模的岩浆作用,对揭示桐柏—大别造山带的构造演化提供了有利条件。本文对桐柏—大别造山带八里棚花岗岩进行了锆石U-Pb年代学、全岩地球化学分析。认为八里棚花岗岩为高钾钙碱性岩石,具有高SiO_(2)(76.85%~77.14%)、低MgO(0.08%~0.27%)、富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE)(如Th、K、Rb)、亏损高场强元素(HREE)(如Ti、Ta、Nb)的特征,同时具有明显的Eu负异常(δEu=0.43~0.67),低Sr(27.4×10^(-6)~61.1×10^(-6))低Sr/Y比值(2.93~7.29),指示八里棚花岗岩为非埃达克质花岗岩。八里棚花岗岩锆石U-Pb年龄为(128±2) Ma,对应桐柏—大别造山带垮塌晚期,指示其为造山带碰撞后减薄地壳部分熔融形成。综合前人研究资料,进一步揭示了桐柏—大别造山带由早期加厚的岩石圈地壳逐渐过渡晚期减薄的岩石圈地壳的构造体系转换过程。

鄂东南九宫山地区多期构造特征及其对区域大地构造演化的启示

鄂东南九宫山地区处于扬子地块东南缘与江南造山带交接部位,经历多期构造—岩浆事件,并伴生多期构造形迹。通过对研究区丰富的构造形迹进行综合整理和分析,总结该区晋宁期、加里东期和印支期构造变形及演化特征。研究认为,由于构造变形的区域不均衡性,造成九宫山地区青白口系冷家溪群基底和南华系—志留系沉积盖层的构造变形特征存在显著差异,具体表现为:冷家溪群基底存在新元古代时期早期SN向褶皱被晚期EW向褶皱叠加改造的构造特征,并伴有右行旋扭,形成冷家溪群在图面上的“丰”字型构造体系;而在南华系—志留系沉积盖层中表现为NE-SW向逆冲断层被晚期伸展滑脱构造破坏和改造,岩石以脆性变形为主。总体上反映九宫山地区的变形强度自下而上由强变弱,并由韧性变形转变为脆性变形。